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風の力で電気を生み出す風力発電、その仕組みをご紹介


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近年の日本は再生可能エネルギーを中心としたエネルギー社会を目指しており、自然界に存在する様々なエネルギー資源を活用しようと模索しています。そのような状況の中で、太陽光と同様に至る場所で利用できる風力についても、その活用が注目を集めています。

 

そこで今回の記事では、風力発電とはどのような仕組みになっており、どの程度の電力を生み出すことが出来るのか、また発電設備の規模や直近の設備普及等、風力発電の基本知識をご紹介したいと思います。

 

 

風力が電気を生み出す仕組み

風力発電の原理は、発電設備に備わったブレード(羽根)で風を受け、ブレードを回転させることで電気エネルギーを発生させています。

ブレードが回転する先には発電機が備わっており、回転エネルギーが発電機によって電気エネルギーに変換されるという仕組みです。より多くの電力を生み出すため、風が強く吹き抜ける場所に発電設備が設置されます。

 

自然現象である風は強さや向きが時折変わりますので、より効率的に発電が出来るよう、風の状況に応じてブレード角度が自動調整されるようになっています。なお、台風のような極めて強い風の場合は、設備障害を回避するために、ブレードの回転が停止するようになっています。

 

なお、風力発電には複数のタイプがあり、比較的よく目にするプロペラ型の他、ダリウス型、サボニウス型といった羽根の形状があり、また回転軸が水平のものや垂直のものもあります。

 

騒音のレベルや発電効率にそれぞれに特徴があります。一般的にプロペラ型が多く利用されるのは、発電の効率が一番良いためです。

 

発電設備の大きさは100メートル近くあり、海洋上のものであれば180メートル近くになります。

 

風力発電に適した場所とは?

風力という人間のコントロールから離れた自然現象を利用する風力発電は、やはり発電量を人間がコントロールすることも出来ません。つまり、風力発電建設の際は風力の恩恵を最大限に受けられる場所を選ぶ必要があるということですね。

 

風力発電に適した場所とは、
・風が吹かなければ風力を利用することはもちろん出来ません。よって、一年を通して発電可能なだけの風が吹く場所であることは絶対条件です。風力が強いほど多くの電力を発電することが出来ます。

 

・発電をするための大きなタワーとブレードの運搬や建設が可能な場所であること。

 

・風力発電によって生み出された電力を送るための送電線が利用可能であること。

 

・発電所周辺の環境に影響を与えないところであることも重要な条件の一つです。特に考えられるのは騒音、また低周波音による人間への健康被害や動植物の生態系への影響です。

 

以上が風力発電に適した場所の主な条件ですが、上記で述べたように風力発電にも複数の型が存在するため、種類によって適した場所というのは多少変わってくるといえます。

 

風力発電で生み出せる電力量

それでは、上記の仕組みによる風力発電では、どの程度の電力量が生み出せるのでしょうか?

 

風力発電設備の設置場所や風の状況によって異なりますが、例えば、SBエナジー社が公表しているデータによれば、「ウインドファーム浜田」に設置された風力発電1基(1.67メガWの発電容量)につき、設備利用率20%を加味して、1年間あたりで300万弱kWhの発電量となります。

 

これは、風力発電設備1基で、一般家庭の800万強世帯が年間で利用する電力量を賄うことができる計算になります。

 

実際の運用では20基以上の風力発電設備が稼働することになるため、多くの世帯の日常を支えるエネルギー源として風力を活用することが可能になっています。

 

それでは、風力発電は現在、どの程度普及しているのでしょうか。独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)によれば、2013年末時点で、風力発電設備数は1,934基と公表されており、年々、増加傾向にあるようです。

 

風力発電導入量が多い地域を見ると、最も多い地域が青森県、次いで北海道に多く見られます。その他、鹿児島県、秋田県、福島県が多く、年間を通して風のよく吹く地域が選ばれているようです。

 

 

まとめ

今回は再生可能エネルギーのひとつである風力発電についてご紹介しました。

 

風力発電の原理はとてもシンプルで、風の力でブレードを回転させ、その回転のエネルギーを電気エネルギーに変換するというものです。風が多く吹く場所では、日々のエネルギー源として頼りになるものであり、他の再生可能エネルギーと組み合わせることで、より効率的により多くの電気を賄うこともできるでしょう。

 

風力発電は、今後の再生可能エネルギーを中心とした社会において、重要な役割と果たし続けるのではないでしょうか。

 

(参考)
・SBエナジー株式会社運営サイト「みるみるわかるEnergy | STUDY | 風力発電のしくみ」

http://www.sbenergy.jp/study/illust/wind/

・独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)公式ウェブサイト 「日本における風力発電設備・導入実績 | 日本における風力発電の状況」

http://www.nedo.go.jp/library/fuuryoku/state/1-01.html

 

2016/11/13